DOK-Studie vergleicht die Bodenqualität unterschiedlicher Anbausysteme nach 42 Jahren landwirtschaftlicher Nutzung

Erstellt von Lukas Maschek | |   Research-Results-Methodology-Comparison
Wie beeinflussen verschiedene landwirtschaftliche Anbausysteme die Bodenqualität im Laufe der Zeit? Der DOK-Versuch (bioDynamisch, bioOrganisch, Konventionell) begann 1978 und ist mit mehr als 40 Jahren Laufzeit eine der ältesten Vergleichsstudien dieser Art. Die meisten Testflächen erhalten regelmässig Hofdüngergaben in unterschiedlichen Mengen. Die organisch gedüngten Testflächen werden verglichen mit mineralisch gedüngten sowie mit ungedüngten Kontrollflächen. In ihrer Arbeit untersucht das Forschungsteam um Hans-Martin Krause, wie sich der Anteil des organischen Kohlenstoffs im Boden (SOC: soil organic carbon) im zeitlichen Verlauf entwickelt hat. Die primären Forschungsfragen waren zum einen, wie lange es dauert, bis sich Änderungen im SOC-Gehalt nachweisen lassen, und zum anderen, welches Anbausystem SOC am besten stabilisiert oder zusätzlich aufbaut. Die Forschenden schlussfolgern, dass das Ausbringen von kompostiertem Hofdünger – wie es in der biodynamischen Landwirtschaft üblich ist – langfristig zu einer Anreicherung von organischem Kohlenstoff im Boden führt und somit die Bodenqualität erhöht.

Weltweit hat die intensiv betriebene landwirtschaftliche Praxis in den vergangenen Jahrzehnten zu massiven Umweltschäden geführt. Es gilt, nachhaltigere Anbausysteme grossflächig zu adaptieren und weiterzuentwickeln, denn die globale Nachfrage nach umweltverträglicheren Nahrungsmitteln steigt stetig. Biodynamische und biologische Anbaumethoden sind in einigen Fällen nicht so leistungsfähig wie die konventionelle Landwirtschaft, sie kommen jedoch ohne chemische Dünger und Pestizide aus und fördern eine hohe Bodenqualität mit starker biologischer Aktivität. Der Anteil von organischem Kohlenstoff im Boden gilt dabei als wichtigster Indikator, um die Bodenqualität einzuschätzen. In den meisten landwirtschaftlichen Systemen beobachtet man jedoch einen Rückgang des SOC-Gehalts. Daten aus Langzeitversuchen wie dem DOK unterstützen die Weiterentwicklung landwirtschaftlicher Praktiken, die SOC-Verluste verhindern oder den SOC-Gehalt sogar aufbauen können. Dies ist wichtig, da ein qualitativ hochwertiger Boden einen funktionalen Lebensraum bildet und den Pflanzenbau unterstützt.

Abbildung 1: räumliche Versuchsanordnung der Testflächen und Anbausysteme des DOK-Versuchs in Therwil, Schweiz; NOFERT: ungedüngt, BIODYN: biodynamisch, BIOORG: biologisch, CONFYM: Hofdünger, CONMIN: mineralischer Dünger

Eine Grossvieheinheit (GVE) ist ein Mass zur Erfassung und zum Vergleich der Viehbestände eines landwirtschaftlichen Betriebs. In Bezug auf Hofdünger entspricht eine Grossvieheinheit der Menge Dünger bzw. Mist, die durch eine Grossvieheinheit anfällt. Der Einsatz von 0.7 GVE Hofdünger pro Hektar führte bei keinem Anbausystem zu einer Erhöhung des SOC-Gehalts. Beim Ausbringen von 1.4 GVE Hofdünger pro Hektar konnte jedoch bei allen Anbausystemen eine Stabilisierung oder Erhöhung des SOC-Gehalts festgestellt werden – allen voran beim biodynamischen Anbau. Im biodynamischen Anbau konnte der Anstieg des SOC-Gehalts bereits mit 20 Prozent weniger Hofdünger erreicht werden als im Anbau mit Hofdünger (CONFYM). Verglichen mit anderen Anbausystemen zeigen die biodynamischen Testflächen eine höhere Bodenqualität und einen höheren SOC-Anstieg bei gleicher Bewirtschaftungsintensität.

Aufgrund des Versuchsdesigns ist es nicht möglich, die Wirkung der biodynamischen Präparate im DOK-Versuch nachzuweisen. Die Forschenden nehmen an, dass die beobachtete höhere Bodenqualität und die höheren SOC-Gehalte mit einer höheren Qualität des biodynamischen Hofdüngers zusammenhängen.

Abbildung 2: Entwicklung des SOC-Gehalts seit 1978 in den unterschiedlichen Anbausystemen;
Die Pfeile bezeichnen die Jahre, in denen erstmals signifikante Unterschiede zwischen der biodynamischen Landwirtschaft einerseits und der konventionell-mineralischen (linker Pfeil) beziehungsweise der konventionellen Hofdüngerwirtschaft (rechter Pfeil) andererseits festgestellt wurden. NOFERT: ungedüngt, BIODYN: biodynamisch, BIOORG: biologisch, CONFYM: Hofdünger, CONMIN: mineralischer Dünger

Bevor Pflanzen organischen Dünger aufnehmen können, muss dieser erst mineralisiert werden. Dies geschieht durch die mikrobielle Bodengemeinschaft. Ein lebendiger Boden mit hoher mikrobieller Aktivität begünstigt demnach die Nährstoffaufnahme der Pflanzen. Während in konventionellen Anbausystemen mineralische Dünger eingesetzt werden, die sofort pflanzenverfügbar sind, sind biologische und biodynamische Anbausysteme auf den Einsatz organischer Düngestoffe und deren Umwandlung im Boden angewiesen. Die Ergebnisse des DOK-Versuchs deuten darauf hin, dass die mikrobielle Bodengemeinschaft im biodynamischen und biologischen Anbau mehr Biomasse produzieren kann als in einem mineralisch gedüngten Anbausystem. Die erhöhte Biomasse führt über eine vermehrte Bodenaktivität zu einer höheren Mineralisierungsrate und somit zu einer rascheren Pflanzenverfügbarkeit eingebrachter Nährstoffe.

Fazit
Abschliessend lässt sich sagen, dass sich die Kombination aus Viehhaltung und Ackerkulturen positiv auf die Bodenqualität auswirkt. Eine langfristig hohe Bodenqualität ist jedoch nicht nur abhängig von der Menge des ausgebrachten Hofdüngers, sondern auch in hohem Masse von dessen Qualität.

Es dauerte jedoch mehr als 20 Jahre, bis der SOC-Gehalt auf den biodynamischen Testflächen signifikant höher war als derjenige der anderen Testflächen. Die langsame Bodenentwicklung unterstreicht die Wichtigkeit eines achtsamen und nachhaltigen Umgangs mit der Ressource Boden.

Berichtigung vom 30.04.2024

Paul Mäder, Leiter des Departements Bodenwissenschaften am FiBL und direkte Ansprechperson für den DOK-Versuch, hat freundlicherweise auf ein paar Fehler in diesem Artikel hingewiesen. Anhand seines Inputs wurden Angaben zur Düngermenge und den biodynamischen Präparaten überarbeitet.

Angaben zur Originalstudie

  • Autor:innen: Krause, H.-M., Stehle, B., Mayer, J., Mayer, M., Steffens, M., Mäder, P., Fliessbach, A.
  • Titel: Biological soil quality and soil organic carbon change in biodynamic, organic, and conventional farming systems after 42 years
  • Journal: Agronomy for Sustainable Development (2022) 42:117
  • Link: https://doi.org/10.1007/s13593-022-00843-y
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